Ph­uong pháp bảo toàn electron

Trờng THPT Nguyễn Gia Thiều Hà Nội
sử dụng phơng pháp bảo toàn electron
I. Nguyên tắc của phơng pháp bảo toàn e
Khi có nhiều chất oxi hoá hoặc chất khử trong hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứng hoặc phản
ứng qua nhiều giai đoạn ) thì "Tổng số mol e mà các chất khử cho phải bằng tổng số mol e mà
các chất oxi hoá nhận " Tức là :


n
e nhờng
=

n
e nhận
II. Các giải pháp để tổ chức thực hiện.
Mấu chốt quan trọng nhất là học sinh phải nhận định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối
của các chất o xi hoá ,chất khử ,nhiều khi không cần quan tâm tới cân bằng phản ứng
Phơng pháp này đặc biệt lý thú đối với các bài toán phải biện luận nhiều trờng hợp xảy ra
III.Các ví dụ
1- Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 1.2 gam Kim loại M vào dung dịch HNO
3
d thu đợc 0.224 lít
khí N
2
duy nhất ở đktc . Kim loại M là :
A- Mg B- Fe C- Al D- Cu
Hớng dẫn : Chọn đáp án A
Số mol của N
2
= 0.01 . Theo bảo toàn e có
M- n(e) M

n+
2N
+5
+ 10 (e) N
2

0.1/n 0.1 0.1 0.01

Suy ra
Mn
2.11.0
=


M = 12n Lập bảng

M= 24 ( Mg)
2- Ví dụ 2
Cho 40.5 gam Al tác dụng với dung dịch HNO
3
thu đợc 10.08 lít khí X ở đktc ( không có sản
phẩm khử nào khác ) . X là
A.NO
2
B.NO C. N
2
O D. N
2
Hớng dẫn : Chọn đáp án D
Số mol của Al = 1.5 ( mol) và số mol khí X = 0.45 mol . Theo bảo toàn e có

Al- 3(e) Al
3+
N
+5
+ n (e) sản phẩm
Trần Thị Hằng -Tổ Hoá Sinh CN
Trờng THPT Nguyễn Gia Thiều Hà Nội
1.5 4.5 0.45n 0.45

Suy ra 0.45 n = 4.5

n = 10 . Vậy khí X là N
2
3- Ví dụ 3 Cho 8,3 gam hỗn hợp gồm Al,Fe vào 1 lít dung dịch AgNO
3
0.1 M và Cu(NO
3
)
2
0.2
M .Sau khi phản ứng kết thúc thu đợc chất rắn Z ( không tác dụng với dung dịch HCl ) và dung
dịch T không còn màu xanh . Khối lọng của Z và %m
Al
trong X là :
A. 23.6 gam & 32.53% B. 2.36 gam & 32.53%
C. 23.6 gam & 45.53% D . 12.2 gam & 28.27%
Hớng dẫn : Chọn đáp án A
Z không tác dụng với với dung dịch HCl

Al, Fe hết

Dung dịch T không còn màu xanh

Cu(NO
3
)
2
phản ứng hết
Vậy chất rắn Z gồm có Ag,Cu

m
Z
= m
Ag
+ m
Cu
= 0.1x108 + 0.2 x 64 = 23.6 gam
Gọi số mol của Al ,Fe lần lợt là a,b
Al -3(e) Al
3+
Ag
+
+ 1(e) Ag
a 3a 0.1 0.1
Fe - 2(e) Fe
2+
Cu
2+
+ 2(e) Cu
b 2b 0.2 0.4
Theo Bảo toàn e ta có phơng trình 3a + 2b =0.5

Vậy ta có hệ phơng trình



=+
=+
3.85627
5.023
ba
ba






=
=
1.0
1.0
b
a

%m
Al
=
100.
3.8
271.0 x
=32.53%

4- Ví dụ 4
Hoà tan hỗn hợp X gồm Al và Fe vào dd HNO
3
d sau phản ứng hoàn toàn thu đợc dd A và 4.4
gam hh khí Y có thể tích 2.688 lít (đktc) gồm 2 khí không màu trong đó có một khí tự hoá nâu
ngoài không khí .Số e mà hh X nhờng là :
A. 2,53 .10
23
B .3,97 .10
23
C.3,25 .10
23
D. 5,53 .10
23

Giáo viên gợi ý :
Trần Thị Hằng -Tổ Hoá Sinh CN
Trờng THPT Nguyễn Gia Thiều Hà Nội
Muốn tìm số e nhờng phải tìm đợc số mol e nhờng vì khi đó 1 mol bao giờ cũng có 6.023 .
10
23
e ,nên học sinh sẽ nghĩ ngay ra phơng pháp sử dụng bảo toàn e
Cách giải : Số mol khí Y là 2.688 : 22.4 = 0.12 mol
Suy ra
M
=
12.0
44.4
= 37 mà có khí NO (M = 30)

khí còn lại là N
2
O
Gọi số mol NO , N
2
O lần lợt là a , b .Ta có hệ



=+
=+
44.44430
12.0
ba
ba


a=b=0.06
Khi cho Al,Fe vào dd HNO
3
thì
Quá trình oxi hoá Quá trình khử
Al - 3 e

Al
3+
N
+5
+ 3e

N
+2
Fe- 3 e

Fe
3+
3a

a
2N
+5
+ 8e

N
2
+1
8a

a


n
e nhờng


n
e nhận

= 11 a = 0.66 mol
Theo định luật bảo toàn e :

n
e nhờng
=

n
e nhận
= 0.66 mol

Số e mà hh X nhờng là : 0,66 x6.023 . 10
23
= 3,97 .10
23
Đáp án B
5- Ví dụ 5
Hỗn hợp X gồm FeS
2
và MS có số mol bằng nhau ,M là kim loại hoá trị không đổi .Cho 6.51g
X tác dụng hoàn toàn với dd HNO
3
d đợc dd A và 13.216 lít khí ở đktc hỗn hợp khí B gồm NO
2
và
NO có khối lợng 26.34 gam .Thêm một lợng d dd BaCl
2
vào ddA thấy tạo ra m gam kết tủa .Kim
loại M và khối lợng m là :
A- Zn và 20.97g B. Al và 15.57g C. Mg và 4.55 g D. Cu và 45.69g
Hớng dẫn
n

khí B
= 13.216 :22.4 = 0.5875 mol .Gọi số mol NO
2
và NO là a,b
Trần Thị Hằng -Tổ Hoá Sinh CN
Trờng THPT Nguyễn Gia Thiều Hà Nội
Ta có hệ



=+
=+
34.263046
5875.0
ba
ba





=
=
05.0
54.0
b
a
dd A + BaCl
2
tạo ra kết tủa

dd A có SO
4
2-
pt Ba
2+
+ SO
4
2-
= BaSO
4



Gọi x là số mol của FeS
2
và MS
Quá trình oxi hoá Quá trình khử
FeS
2
- 15 e

Fe
3+
+ 2S
+6
N
+5
+ 3e

N
+2
x

15x 3a a
MS - 8 e

M
2+
+ 2S
+6
N
+5
+ e

N
+4

x

8x b b

n
e nhờng
= 15x+8x

n
e nhận

= 3a+b = 0.69 mol

Theo định luật bảo toàn e :

n
e nhờng
=

n
e nhận


23 x =0.69

x = 0.03
Mặt khác 120.0,03 + (M+32) .0,03 = 6.51

M = 65 (Zn)
số mol SO
4
2-
= n
ZnS
+ 2n
FeS2
= 0.03 + 2.0,03 = 0.09

m = 0.09 x 233 = 20.97 gam Đáp án A
6- Ví dụ 6
Nung 8.4 gam Fe trong không khí sau p thu đợc m gam chất rắn X gồm Fe ,Fe
2
O

3
,FeO ,
Fe
3
O
4
. Hoà tan hết m gam chất rắn X vào dd HNO
3
d đợc 2.24 lít khí NO
2
ở đktc là sản phẩm khử
duy nhất .Giá trị của m là :
A- 11.2 gam B- 10.2 gam C-7.2 gam D- 6.9 gam
Hớng dẫn
8.4 gam Fe

2
O
m gam X :FeO ,Fe
2
O
3
,FeO , Fe
3
O
4


3
HNO

muối Fe
3+
Từ trên ta thấy Fe ban đầu đã chuyển hết vào dd dới dạng muối Fe
3+
m
O
= m - 8.4

n
O
=
16
4.8

m
Trần Thị Hằng -Tổ Hoá Sinh CN
Trờng THPT Nguyễn Gia Thiều Hà Nội
Quá trình oxi hoá Quá trình khử
Fe- 3 e

Fe
3+
O + 2 e

O
-2

0.15 0.45
16
4.8

m



8
4.8

m
N
+5
+ e

N
+4

0.1 0.1

n
e nhờng
= 0.45

n
e nhận

=
8
4.8

m

+ 0.1mol
Theo định luật bảo toàn e :

n
e nhờng
=

n
e nhận



8
4.8

m
+ 0.1 =0.45

m = 11.2 gam Đáp án A
7- Ví dụ 7
Để m gam phoi sắt A trong không khí sau p thu đợc 12.0 gam chất rắn B gồm FeO ,Fe
2
O
3

,Fe , Fe
3
O
4
. Cho B tác dụng hoàn toàn với dd HNO

3
d đợc 2.24 lít khí NO ở đktc là sản phẩm khử
duy nhất .Giá trị của m là :
A- 11.2 gam B- 10.08 gam C-11.08 gam D- 1.12 gam
Hớng dẫn
m gam Fe

2
O
12 gam X :FeO,Fe
2
O
3
,FeO , Fe
3
O
4


3
HNO
muối Fe
3+
Từ trên ta thấy Fe ban đầu đã chuyển hết vào dd dới dạng muối Fe
3+
m
O
=12 - m

n

O
=
16
12 m

n
Fe
= m/56
Trần Thị Hằng -Tổ Hoá Sinh CN